【嵌入式】自己写mktime、localtime函数

世纪秒指自1970年1月1日0时0分0秒至某一日期时间经过的秒数。有些应用场景中，需要将日期时间转换为世纪秒，或者将世纪秒转换为日期时间。
c/c++库中已经有相关的函数，由time.h中的mktime函数和localtime函数分别实现上述两个转换。但time.h只能实现32位的世纪秒运算，最大支持到2038年；且mktime、localtime默认的时间基准年份都是1970年1月1日，倘若需要获得以任意年为基准的“世纪秒”，还需要考虑自己写函数实现。
下面通过自己写这两个函数，相比于mktime、localtime有以下两个优点:
1.用64位大大扩大了时间戳，最长时间戳为9223372036854775808，而时间戳为36854775808时就已经到3137年10月10日5:43:28了。弥补了时间戳最大截至到2038年的缺点；
2.可定义年为基准，不仅仅是1970.

我在以下函数中实现了两种转换，分别是my_mktime和my_localtime，用最简单粗暴、容易理解的逻辑书写，效率肯定比不上linux中的短小精悍的mktime函数，但是可以弥补以上两个缺点。有兴趣的可以去看一下理解一下Linux源码中的mktime算法解析
需要注意的地方都以注释说明。在main函数中进行了从1970年1月1日到2030年1月1日步进为1秒的函数正确性测试，分别验证自己写的函数是否和mktime、localtime计算结果一至，结果表明没有问题。

#include
#include

#define BASE_YEAR	70	//世纪秒的年份基准，BASE_YEAR = 基准年份 - 1900
#define BASE_MON	1	//世纪秒的月份基准，一般是1月
#define BASE_DAY	1	//世纪秒的日基准  ，一般是1日
						//时分秒都默认是0

//初始时间
#define YEAR	(1970 - 1900)	
#define MON		(1 - 1)			//月[0,11],以适应time.h中的struct tm
#define DAY		1
#define HOUR	8
#define MIN		0
#define SEC		0

//是否是UTC时间,单片机中使用为1(因为没有设置时区)，电脑中使用需要为0(因为电脑调用time.h中的相关函数时，调用了系统时区)
#define USE_UTC 0

//月份天数表
unsigned char Montbl[12] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};

//是否闰年
unsigned char IsLeap(int year)
{
	unsigned char res = 0;
	if( (year % 4 == 0) && (year % 4 != 100) )
	{
		res = 1;
	}

	return res;
}

//计算世纪秒 从BASE_YEAR-BASE_MON-BASE_DAY 0时0分0秒到某一时间经过的秒
//注意，tm_mon = [0,11]
//后期要对输入的时间加合法判定
_int64 my_mktime(struct tm* p)
{
	_int64 res = 0;

	int year_s = BASE_YEAR, mon_s = 0;
	unsigned char leap = 0;//最新年份是否闰年

	if( IsLeap(p->tm_year + 1900))
	{
		leap = 1;
	}

	//按年累加
	while(year_s < p->tm_year)
	{
		res += 365 * 24 * 3600;
		if(IsLeap(year_s + 1900))
		{
			res += 24 * 3600;
		}

		year_s++;
	}

	//具体到月
	while(mon_s < p->tm_mon)
	{
		//如果月份为2且是闰年
		if(mon_s == 1 && leap)
		{
			res += (Montbl[mon_s] + 1) * 24 * 3600;
		}
		else
		{
			res += Montbl[mon_s] * 24 * 3600;
		}

		mon_s++;
	}

	//具体到日
	res += (p->tm_mday - 1) * 24 * 3600;

	//具体到时分秒
	res += 3600 * p->tm_hour + 60 * p->tm_min + p->tm_sec;

	//如果加上了本地时区（东八区）
	if(!USE_UTC)
	{
		res -= 3600 * 8;
	}

	return res;
}

//世纪秒转换成日期时间
void my_localtime(_int64 cs,struct tm *p)
{
	int year_s = BASE_YEAR,mon_s = 0 ;

	//如果加上了本地时区（东八区）
	if(!USE_UTC)
	{
		cs += 3600 * 8;
	}
	
	//算年份
	while(1)
	{
		if(IsLeap(year_s + 1900))
		{
			if((cs - 3600 * 24 * 366) >= 0)
			{
				cs -= 3600 * 24 * 366;
				year_s++;
			}
			else
			{
				break;
			}
		}
		else
		{
			if((cs - 3600 * 24 * 365) >= 0)
			{
				cs -= 3600 * 24 * 365;
				year_s++;
			}
			else
			{
				break;
			}
		}
	}

	p->tm_year = year_s;
	
	//算月份
	while(1)
	{
		//如果到了2月,且是闰年
		if(mon_s == 1 && IsLeap(year_s + 1900))
		{
			if(cs - (Montbl[mon_s] + 1)* 24 * 3600 >= 0)
			{
				cs -= (Montbl[mon_s] + 1)* 24 * 3600 ;
				mon_s++;
			}
			else
			{
				break;
			}
		}
		else
		{
			if(cs - Montbl[mon_s] * 24 * 3600 >= 0)
			{
				cs -= Montbl[mon_s] * 24 * 3600;
				mon_s++;
			}
			else
			{
				break;
			}
		}
	}

	p->tm_mon = mon_s;

	//算日期
	p->tm_mday = cs / (3600 * 24) + 1;

	//算时分秒
	cs %= (3600 * 24);
	p->tm_hour = cs / 3600;
	cs %= 3600;
	p->tm_min = cs / 60;
	cs %= 60;
	p->tm_sec = cs;

}

int main(void)
{
    _int64 sys_tm,my_tm;//系统函数计算的世纪秒和我自己的函数计算的世纪秒
    struct tm* psys = (struct tm*)malloc(sizeof(struct tm));//系统函数计算的日期时间
	struct tm* pmy = (struct tm*)malloc(sizeof(struct tm));//我自己的函数计算的日期时间
    
	int cnt = 0;//用于打印

	memset(psys,0,sizeof(struct tm));
	memset(pmy,0,sizeof(struct tm));

	psys->tm_year = YEAR;
	psys->tm_mon  = MON;
	psys->tm_mday = DAY;
	psys->tm_hour = HOUR;
	psys->tm_min  = MIN;
	psys->tm_sec = SEC;
	psys->tm_isdst = -1;

	//测试初始值2020-1-1 8:0:0
	//迭代运算，与系统的mktime() localtime()做比较
	//测试到2030-1-1 8:0:0

	do
	{
		//由日期时间获得世纪秒
		sys_tm	= mktime(psys);
		my_tm	= my_mktime(psys);
		//判断自己的函数和系统函数获得的世纪秒是否相等
		if(sys_tm != my_tm)
		{
			printf("err my_mktime when sys_tm is :%I64d\n",my_tm);
			break;
		}
		//世界秒加一

		sys_tm++;
		//由世纪秒反推到日期时间
		psys = localtime(&sys_tm);
		my_localtime(sys_tm,pmy);
		
		//判断自己的函数和系统函数获得的日期时间是否一样
		if(psys->tm_year != pmy->tm_year || 
		   psys->tm_mon  != pmy->tm_mon  || 
		   psys->tm_mday != pmy->tm_mday ||
		   psys->tm_hour != pmy->tm_hour || 
		   psys->tm_min  != pmy->tm_min  || 
		   psys->tm_sec  != pmy->tm_sec)
		{
			printf("err my_localtime when sys_tm is :%d\n",sys_tm);
			break;
		}

		//秒每走过一天打印一次进度
		//防止printf过多耗费大量时间
		if(cnt++ >= 3600 * 24)
		{
			cnt = 0;
			//2030-1-1 8:0:0的世纪秒为1893456000 提前获取这个值用于进度计算
			printf("%03.2lf%%\t%d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\r",
				  (double)(sys_tm)* 100 / (1893456000.0) ,
				  psys->tm_year+1900,
				  psys->tm_mon + 1,
				  psys->tm_mday,
				  psys->tm_hour,
				  psys->tm_min,
				  psys->tm_sec);
		}

	}while(sys_tm <= 1893456000);

	printf("Test End\n");

    return 0;
}